项目设计的前言：作为一个嵌入式的工程师，在编写代码时候，难免会遇到不同电平之间的转换。例如：RS485通讯方式，RS232，TTL信号，为了查看通讯之间数据的正确性，经常使用到不同的电平转换模块，还需要一个USB转串口工具，将数据上传到PC端，这样我们才能将查看控制器或者是负载返回的数据，为了避免调试代码起来方便，让自己的工作变得整洁，方便我们自己的工作，前端时间正好研究SPI通讯方式的NRF24L01这款无线芯片，利用业余时间做了一个无线通讯模块。在这里分享一下开发的经验。
' T: [1 Z6 T" J9 b% l
) ^# u1 L6 j; G' g一：部分原理图设计：

; \( x$ o% d8 @( o

二：PCB图展示：

( j$ {/ m& K* \% J# b
5 n7 D7 @4 l6 c7 ?* X( i0 }" Y三：软硬件设计的思路：

, z' Z1 X+ W* v6 @在本次项目中使用主控为STM32F103C8T6芯片，当时使用该块芯片是因为该款芯片具有USB功能，该芯片可以虚拟一个USB的串口进行数据交互，而且封装也比较小，在PCB布局方面比较简单。
  m9 ?) m4 P: s2 R2 T; y/ w
无线模块采用的是一款SPI通讯的NRF24L01芯片，在实际的使用过程中比较稳定，可以满足数据之间的交互。

软件设计思路：利用串口1的引脚的接收发送引脚，使用消息队列的方式，可以将USB下发的的数据发送出去。
( j3 A) w1 G: O6 M  }
. P" y6 ^# C$ ~6 ?使用串口2完成与SPI之间的交互，
% q1 n" e' A6 D1 x; l
软件配置参数：使用STM32cube MX软件生成USB，SPI，串口底层的驱动部分，这样开发起来也比较容易；
8 U. G, p# h; ]0 t
; a: }5 j, e! E+ Ecube软件配置图如下，主要是对该项目中使用到的引脚进行配置
/ [* H, t+ d# ^- [

8 T/ o8 {% }0 v4 w* A部分软件代码：
3 [1 Y; _4 |- U% T: l
```abc
% @  O2 ^  f% o1 K: H. [                if(sd == 0)
+ l/ p4 U/ j0 ]: Z( |1 y                {
                        USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串口
                        if(        linecoding_old.bitrate != linecoding.bitrate ||
                                        linecoding_old.datatype != linecoding.datatype ||
, [. d$ u1 x! g& i6 i5 q- L                                        linecoding_old.format != linecoding.format ||
                                        linecoding_old.paritytype != linecoding.paritytype )
                        {
  \) U; o$ t. [  B                                if(        usart2_flag == 0 )
; e& N5 ]2 m9 O                                {
; k4 B$ E% \0 w1 c6 w6 L                                        uart2_config_change(linecoding);
% r' v, \5 B* J+ a" o                                        memcpy((void *)(&linecoding_old),(void *)&linecoding,sizeof(linecoding));
                                }
/ h8 [+ |; g+ J2 f7 F3 }                        }
+ z8 X8 y& W# @# `. Y+ S                        else if(queue_size(&Qusart2Send) > 0 && usart2_flag == 0)
                        {
* h! ^) T# k0 X; S1 S* i8 q                                QueueElementByte data_byte;
1 {+ \' p, m' t) _3 ?; z6 y; f                                usart2_flag = 1;
                                if(dequene(&Qusart2Send,&data_byte) == 0 )
6 B! L) _. L6 E9 U! ^! X                                {
                                        USART_SendData(USART2,data_byte.buffer);
; J% D0 }! ~; q/ _                                }
                                USART_ITConfig(USART2, USART_IT_TXE, ENABLE);//开启ENABLE/关闭DISABLE中断
3 l4 M) S/ y0 w                        }
              
( j& B6 R% _! ^5 H8 U3 `                        if(GetEPRxStatus(ENDP6) == EP_RX_NAK)
& a4 D; G3 ?4 t/ T4 q                        {
                                SetEPRxValid(ENDP6);
                        }
                        if(GetEPRxStatus(ENDP4) == EP_RX_NAK)
# W9 W3 ^+ Q+ r: i+ i  _& U                        {
                                if(CDC_MAXSIZE - queue_size(&Qusart2Send) >= 64 )
0 u0 |! M% [* m' s2 ]" y                                        SetEPRxValid(ENDP4);
4 o& `0 }7 |; I9 ~9 e5 ]                        }
' {) I5 O1 R4 I7 e+ S3 V" U7 _
                        if(nrf_state == 0)
- z9 {5 E) C& h                                NRF24L01_TxPacket(buffer,1);
                }
                else
' s5 q% C! q$ w% ^                {
                        USART_Cmd(USART2, DISABLE);                    //失能串口
. E- o# ^2 x' V0 X. w6 X8 {9 D                        if(nrf_state == 0)
0 ?/ ]/ W4 a+ k; ~6 e                        {
                                if(dap2nrf_Data() == -1)
: v4 t2 e0 ]  a: i9 d6 _2 i) w                                {
                              
8 y4 L0 A: ]% _, p8 K* V# u- j                                        if(GetEPRxStatus(ENDP6) == EP_RX_NAK)
* E) m. `5 ]) h                                        {
3 H0 G1 o# P+ p                                                SetEPRxValid(ENDP6);
                                        }
                              
                                        if(        linecoding_old.bitrate != linecoding.bitrate ||
                                        linecoding_old.datatype != linecoding.datatype ||
1 q% _/ [: b% d5 d- }                                        linecoding_old.format != linecoding.format ||
& }% F1 v1 ~6 z( J                                        linecoding_old.paritytype != linecoding.paritytype        )
                                        {
' f+ `3 ]5 h1 ^8 F" Y. X                                                buffer[0] = 33;//特殊串口设置指令
6 p0 R' \7 V  s" W& B8 }# @                                                memcpy((void *)(buffer+1),(void *)&linecoding,sizeof(linecoding));
0 x) b- o( C& F/ N" W  z( L                                                NRF24L01_TxPacket(buffer,sizeof(linecoding)+1);
                                        }
                                        else if(queue_size(&Qusart2Send) > 0)
                                        {
                                                QueueElementByte data_byte;
                                                for(i = 1; i < 32; i ++)
                                                {
                                                        if(dequene(&Qusart2Send,&data_byte) == -1 )
                                                                break;
                                                        buffer = data_byte.buffer;
                                                }
6 [. u  e; X! N0 h3 h, P* J                                                buffer[0] = i - 1;
                                                NRF24L01_TxPacket(buffer,buffer[0]+1);
                                        }
' f; X! h- t) @! i( Z                                        else
* `. S0 e2 o4 y- G# m* K                                        {
: A; e6 h! M9 Y* E, d6 j                                                if(GetEPRxStatus(ENDP4) == EP_RX_NAK)
                                                {
                                                        SetEPRxValid(ENDP4);
% g  J6 S$ G7 d  @! `                                                }
: w* R4 i( i. _. r4 r$ t                                                buffer[0] = 0;
                                                NRF24L01_TxPacket(buffer,1);
' D: t$ F' i" ^+ h" J                                        }
                              
3 S. a4 [1 Z! i; n& _8 m                                }
                        }
                }
1 u2 X, k0 a9 X0 X- e```
2 z- ~1 p9 |+ k0 j# y
实物使用截图如下：
: K3 J) O5 P, u% E3 {( V5 g4 S
8 V2 U1 g/ n6 i' k% E& j8 s1 Y

/ B# x  x- s' K) i! w在实际使用中发现，硬件功耗大概在130ma左右，在数据交互的时候功耗会增加至170ma左右，不过并不影响模块的使用。
  h* M. t8 |* J; \
使用该模块的最大好处就是可以让硬件工程师的桌面更加的整洁。

% {9 }, s9 O- ]' G* S硬件设计的时候，设计注意事项：
+ r- N- e' T% n; F4 ~* A
3 H2 ?2 L: l/ m0 z. Y+ L使用PS7516用作升压芯片，将电池电压3.7V升压至5V，为外设可以提供5v的电压输出。

* s; c* j$ s3 ]4 V) }2 `- fMP2155为降压型LDO，具有可关断功能，当不使用时候，可以使整个系统处于低功耗状态，从而延长电池寿命。
# W0 A* c4 ~5 Q
PW4054为锂电池充电芯片，可使用type-c为电池充电，充电电流由R26取样电阻设定。

: k" M, H$ ^1 z8 t  O7 Z同时PL5356A芯片为锂电池电压检测芯片，可以显示当前的电池电量，后期将电池电压分压至单片机的ADC内，从而精准的检测电池电压。

8 o. P; E: N$ j( _6 y! t在软件开发时候，有以下的注意事项：
) {( E- u3 P: I2 t
7 u" E; C" H( x" R; T4 E  T抗干扰能力：NRF24L01工作在2.4GHz频段，该频段易受到WiFi、蓝牙等设备的干扰。在布局布线时要尽量减少干扰源的影响，并合理设置通信参数以提高抗干扰能力。
4 u; M0 ~/ c1 k, V
功耗管理：在不需要通信时及时将NRF24L01置于待机模式或掉电模式以降低功耗。

距离与障碍物：无线通信距离受环境因素影响较大，障碍物会严重影响通信质量。在实际应用中要考虑通信距离和障碍物的影响并采取相应的措施。
( v( R: m) P; i* m
+ j3 ~* [, F5 ~5 aNRF24L01的开发过程需要仔细规划硬件连接、合理配置软件参数、掌握调试技巧并关注实际应用中的注意事项。通过不断的实践和总结可以逐渐提高开发效率和应用效果。
# u) s% v2 f6 W: Z+ W
原理图见附件：

3 w, v, S& }6 s( g8 t" V

% _. r$ ]7 T; [4 B) e& E重新上传一下　原理图！！！
7 M% c& U6 }+ E2 Y' ] 无线下载器原理图.pdf (1.56 MB, 下载次数: 2)

2024-12-25 16:51 上传

点击文件名下载附件
7 `1 f$ C8 ^4 [